Uncovering the brain's biggest secret - Melanie E. Peffer

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Naama Lieberman

In the late 1860s, scientists believed they were on the verge

בשלהי שנות ה-60 של המאה ה-19, מדענים האמינו שהם על הסף

of uncovering the brain’s biggest secret.

של גילוי הסוד הגדול ביותר של המוח.

They already knew the brain controlled the body through electrical impulses.

הם כבר ידעו שהמוח שולט בגוף באמצעות פולסים חשמליים.

The question was, how did these signals travel through the body

השאלה הייתה, איך האותות האלה נעים דרך הגוף

without changing or degrading?

בלי להשתנות או להיחלש?

It seemed that perfectly transmitting these impulses

נראה ששידור האותות האלה באופן מושלם

would require them to travel uninterrupted along some kind of tissue.

ידרוש מהם לנוע ללא הפרעה לאורך סוג של רקמה כלשהי.

This idea, called reticular theory,

הרעיון, שנקרא התאוריה הרטיקולרית,

imagined the nervous system as a massive web of tissue

דמיין את מערכת העצבים כרשת מסיבית של רקמות

that physically connected every nerve cell in the body.

שמחברות פיזית כל תא עצב בגוף.

Reticular theory captivated the field with its elegant simplicity.

התאוריה הרטיקולרית לכדה את התחום בפשטותו האלגנטית.

But soon, a young artist would cut through this conjecture,

אבל במהרה, אמן צעיר יחתוך את ההנחה הזו,

and sketch a bold new vision of how our brains work.

ויצייר חזון חדש ונועז לאופן פעולת המוח.

60 years before reticular theory was born,

60 שנה לפני שהתאוריה הרטיקולרית נולדה,

developments in microscope technology

פיתוחים בטכנולוגיות המיקרוסקופ

revealed cells to be the building blocks of organic tissue.

גילו שתאים הם אבני הבניין של רקמות אורגניות.

This finding was revolutionary,

הממצא הזה היה מהפכני,

but early microscopes struggled to provide additional details.

אבל מיקרוסקופים מוקדמים התקשו לספק פרטים נוספים.

The technology was especially challenging for researchers studying the brain.

הטכנולוגיה הייתה מאתגרת במיוחד לחוקרי מוח.

Soft nervous tissue was delicate and difficult to work with.

רקמת עצבים רכה הייתה עדינה וקשה לעבודה.

And even when researchers were able to get it under the microscope,

ואפילו כשחוקרים הצליחו לשים אותה מתחת למיקרוסקופ,

the tissue was so densely packed it was impossible to see much.

הרקמה הייתה דחוסה כל כך שהיה בלתי אפשרי לראות הרבה.

To improve their view,

כדי לשפר את מה שראו,

scientists began experimenting with special staining techniques

מדענים התחילו להתנסות בשיטות צביעה מיוחדות

designed to provide clarity through contrast.

שתוכננו לספק בהירות דרך ניגודיות.

The most effective came courtesy of Camillo Golgi in 1873.

השיטה היעילה ביותר הגיעה תודות לקמילו גולג’י ב-1873.

First, Golgi hardened the brain tissue with potassium bichromate

ראשית, גולג’י חיזק את רקמת המוח עם אשלגן דיכרומט

to prevent cells from deforming during handling.

כדי למנוע מהתאים להתעוות במהלך הטיפול.

Then he doused the tissue in silver nitrate,

אז הוא הציף את הרקמה בכסף חנקתי,

which visibly accumulated in nerve cells.

שהצטבר בבירור בתאי העצב.

Known as the “black reaction,”

זה היה ידוע כ“תגובה שחורה,”

Golgi’s Method finally allowed researchers to see the entire cell body

השיטה של גולג’י אפשרה לחוקרים לבסוף לראות את כל גוף התא

of what would later be named the neuron.

של מה שיקרא לבסוף נוירון.

The stain even highlighted the fibrous branches

הצביעה אפילו הבליטה את הענפים הסיביים

that shot off from the cell in different directions.

שיצאו מהתא בכיוונים שונים.

Images of these branches became hazy at the ends,

תמונות של הענפים האלה הפכו למטושטשות בקצוות,

making it difficult to determine exactly how they fit into the larger network.

וזה הקשה לקבוע בדיוק איך הם מתאימים לרשת הגדולה.

But Golgi concluded that these branches connected,

אבל גולג’י הסיק שהענפים האלה מחוברים,

forming a web of tissue comprising the entire nervous system.

ויוצרים רשת של רקמה שמרכיבה את כל מערכת העצבים.

14 years later, a young scientist and aspiring artist

14 שנים מאוחר יותר, מדען צעיר ואמן בתחילת דרכו

named Santiago Ramón y Cajal began to build on Golgi’s work.

בשם סנטיאגו רמון כחל התחיל לבנות על עבודתו של גולג’י.

While writing a book about microscopic imaging,

בזמן שכתב ספר על דימות מיקרוסקופי,

he came across a picture of a cell treated with Golgi’s stain.

הוא נתקל בתמונה של תא שטופל בצביעה של גולג’י.

Cajal was in awe of its exquisite detail— both as a scientist and an artist.

כחל התפעל מהפירוט יוצא הדופן -- גם כמדען וגם כאמן.

He soon set out to improve Golgi’s stain even further

הוא יצא במהרה לשפר את צביעת גולג’י אפילו יותר

and create more detailed references for his artwork.

וליצור יותר פרוט לאמנות שלו.

By staining the tissue twice in a specific time frame,

על ידי צביעת הרקמה פעמיים בזמן מוגבל,

Cajal found he could stain a greater number of neurons with better resolution.

כחל גילה שהוא יכול לצבוע מספר גדול יותר של נוירונים בהפרדה טובה יותר.

And what these new slides revealed would upend reticular theory—

ומה שהסליידים החדשים האלו גילו יפריך את התאוריה הרטיקולרית --

the branches reaching out from each nerve cell

הענפים שיוצאים מכל תא עצב

were not physically connected to any other tissue.

לא היו מחוברים פיזית לרקמות אחרות.

So how were these individual cells transmitting electrical signals?

אז איך התאים הבודדים האלה שידרו אותות חשמליים?

By studying and sketching them countless times,

על ידי מחקר ושרטוט שלהם אין ספור פעמים,

Cajal developed a bold, new hypothesis.

כחל פיתח תאוריה חדשה ונועזת.

Instead of electrical signals traveling uninterrupted across a network of fibers,

במקום אותות חשמליים שנעים ללא הפרעה לאורך רשתות סיבים ארוכות,

he proposed that signals were somehow jumping from cell to cell

הוא הציע שאותות איכשהו קופצים מתא לתא

in a linear chain of activation.

בשרשרת לינארית של הפעלה.

The idea that electrical signals could travel this way was completely unheard of

הרעיון שאותות חשמליים יוכלו לנוע בדרך זו היה לגמרי חדשני

when Cajal proposed it in 1889.

כשכחל הציע אותו ב-1889.

However his massive collection of drawings supported his hypothesis from every angle.

עם זאת, האוסף המסיבי שלו של ציורים תמכו בהיפותזה מכל זווית.

And in the mid-1900s, electron microscopy further supported this idea

ובאמצע העשור הראשון של המאה ה-20, מיקרוסקופ האלקטרונים חיזק את הרעיון

by revealing a membrane around each nerve cell

על ידי גילוי ממברנה סביב כל תא עצב

keeping it separate from its neighbors.

ששומרת עליו מופרד משכניו.

This formed the basis of the “neuron doctrine,”

זה היה הבסיס ל“דוקטרינת הנוירונים”,

which proposed the brain’s tissue was made up of many discrete cells,

שהציעה שרקמת המוח היתה עשוייה מהרבה תאים בודדים,

instead of one connected tissue.

במקום רקמה אחת מחוברת.

The neuron doctrine laid the foundation for modern neuroscience,

דוקטרינת הנוירונים הניחה את היסודות למדעי המוח המודרניים,

and allowed later researchers to discover that electrical impulses

ואפשרה למדענים מאוחר יותר לגלות שאותות חשמליים

are constantly converted between chemical and electrical signals

כל הזמן מומרים בין אותות כימיים וחשמליים

as they travel from neuron to neuron.

כשהם נעים מנוירון לנוירון.

Both Golgi and Cajal received the Nobel Prize

גם גולג’י וגם כחל קיבלו פרס נובל

for their separate, but shared discoveries,

על התגליות הנפרדות, אבל משותפות, שלהם,

and researchers still apply their theories and methods today.

וחוקרים עדיין משתמשים בתאוריות ובשיטות שלהם היום.

In this way, their legacies remain connected as discrete elements

בדרך זו, המורשת שלהם נשארת מחוברת כאלמנטים בודדים

in a vast network of knowledge.

ברשת נרחבת של ידע.